Implementación de un convertidor multinivel de capacitores flotantes de cuatro celdas

Abstract

Los convertidores multinivel son una tecnología que en la actualidad han surgido como una alternativa a los convertidores tradicionales de dos niveles, debido a que en hoy en día gran parte de los dispositivos necesitan de una fuente de tensión sin alteraciones ni contaminación, tales como armónicos y variaciones de voltaje, los mismos que son causantes de futuros problemas y decrecimiento de la vida útil de los dispositivos. En el presente trabajo de grado se desarrolla un convertidor de capacitores flotantes de cuatro celdas, mismo que debido a su alta eficiencia de conmutación para balancear los niveles de voltaje se logra un mejor control y conversión de energía DC/DC ya que estos son capaces de soportar un voltaje y potencia mayor, además, al serializar o paralelizar las celdas y con la selección de una adecuada estrategia modulación se logra que la frecuencia de voltaje de salida sea mayor que la frecuencia de conmutación de los interruptores (Mosfets), lo que permite una reducción del tamaño del filtro de salida y reducción perdidas de conmutación. Posteriormente se evalúa el funcionamiento y desempeño del convertidor multinivel de capacitores flotantes con diferentes cargas y voltajes a la salida del mismo, además se verifica estos valores con la ayuda de los equipos de medición Ociloscopio físico Owon SD1102 y osciloscopio digital Hantek 6022BE Los resultados obtenidos muestran ser favorables, logrando generar a la salida del convertidor multinivel voltajes de 24V DC a 5 A y 72V DC a 2.9 A con una fuente de entrada de 200V DC, además se agregó un filtro de salida de 512 uH con un rizado del 5%, siendo un filtro pequeño logrando así disminuir las pérdidas de conmutación.